Gökbilimciler, 'boş' uzayı tam da Heisenberg'in 90 yıl önce öngördüğü gibi bir magnetarın etrafında ışığı bükerek suçüstü yakalamış olabilir. Evrenin en güçlü mıknatısları daha da ilginç hale geldi.

Gökbilimciler, kuantum mekaniğinin en tuhaf öngörülerinden biri için şimdiye kadarki en güçlü kanıtlardan bazılarını bulmuş olabilir: Görünüşte boş uzay bile ışığın yayılma şeklini etkileyebilir. 'Vakum çift kırılımı' olarak bilinen bu olgu, neredeyse 90 yıl önce kuantum mekaniğinin öncülerinden Werner Heisenberg tarafından öngörülmüştü. Onun çalışması, mükemmel bir vakumun gerçekten boş olmadığını öne sürüyordu. Bunun yerine, kısaca ortaya çıkıp kaybolan 'sanal parçacıklar' içermesi gerekiyordu.

Swinburne Teknoloji Üniversitesi'nden Dr. Marcus Lower'ın da aralarında bulunduğu araştırmacılar, evrende bilinen en güçlü manyetik alanlara sahip nadir bir nötron yıldızı türü olan bir magnetarı inceleyerek bu köklü kuantum gizemini araştırdılar. Gözlemleri, vakum çift kırılımının bir magnetarın olağanüstü güçlü manyetik alanı içinde meydana geldiğinin ilk tespiti olabilir. Doğrulanırsa, bu sonuç bilim insanlarına kuantum evrenini incelemek için yeni bir yol sunabilir. Bulgular yakın zamanda Nature dergisinde yayınlandı.

Teoriye göre, olağanüstü güçlü bir manyetik alan, vakumla ilişkili sanal parçacık denizini etkileyebilir. Bu koşullar altında, parçacıkların ışığın yayılmasını etkilemesi, onu belirli bir şekilde kırması ve vakum çift kırılımı üretmesi beklenir. Magnetarlar, bu etkiyi aramak için nadir bir fırsat sağlar çünkü manyetik alanları, öngörülen kuantum davranışını gözlemlenebilir kılacak kadar güçlüdür.

Dr. Lower, NASA'nın Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) ile magnetar 1E 1547.0-5408'i (kısaca 1E1547) inceleyen uluslararası bir araştırma ekibinin parçasıydı. Gözlemler, Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki NICER X-ışını teleskobu ve Avustralya'nın ulusal bilim ajansı tarafından sahip olunan ve işletilen CSIRO'nun Parkes radyo teleskobu Murriyang tarafından desteklendi. Dr. Lower'ın Murriyang'ı kullanarak topladığı radyo gözlemleri ve ardından Swinburne'ün Ngarrgu Tindebeek süper bilgisayarında yapılan analizler, araştırmacıların bu daha önce teorik olan kuantum olgusunun ilk doğrudan tespiti olabilecek şeyi araştırmasına yardımcı oldu.

Vakum çift kırılımı 1930'larda öngörülmesine rağmen, Dr. Lower bilim insanlarının henüz kesin bir tespit elde edemediğini söyledi. Dr. Lower, "Vakum çift kırılımını tespit etmek, Dünya'da şimdiye kadar yaptığımız herhangi birinden 100 milyon kat daha güçlü bir manyetik alan gerektirir. Neyse ki doğa bize magnetarları sağladı; bu etkiyi aramak için mükemmel kozmik laboratuvarlar." dedi.

Araştırmacılar, magnetardan gelen radyo dalgalarının yıldız dönerken yönünü (onların 'polarizasyon durumu') yakından takip ettiler. Bu ölçümlerden, 1E 1547'nin manyetik ve dönme eksenlerinin neredeyse hizalı olduğunu belirlediler. Magnetar ayrıca neredeyse kutuptan bakıldığında gözlemleniyor. Birlikte, bu özellikler bilim insanlarına 1E 1547 çevresinde vakum çift kırılımı aramak için alışılmadık derecede elverişli bir görüş sağlıyor.

Ekip daha sonra kuantum etkisine işaret eden iki önemli ipucu buldu. IXPE tarafından tespit edilen magnetar kaynaklı X-ışınları son derece yüksek polarizasyon seviyeleri gösterdi. Ayrıca, bu polarizasyonun yönü, radyo gözlemlerinde görülenle aynı şekilde 1E1547'nin manyetik alanına bağlı kaldı.

Dr. Lower, "Manyetik alanın gücü nedeniyle, Heisenberg'in sanal parçacıkları alanın işaret ettiği yönde hizalanır. Ekip, magnetar dönerken radyo dalgalarının ve X-ışınlarının salınım yönünü dikkatlice izleyerek, 1E1547'nin manyetik ve dönme kutuplarının hizalanmasının vakum çift kırılımını tespit etmek için ideal olduğunu buldu." dedi.

Yorum doğrulanırsa, sonuç fizikçilerin yerleşik kuantum fiziği teorilerini evrenin herhangi bir yerinde bulunan en uç koşullardan bazıları altında test etmelerine yardımcı olabilir. Dr. Lower, ek gözlemler ve daha gelişmiş bilgisayar simülasyonlarının, sinyalin gerçekten vakumdan mı geldiğini belirlemeye yardımcı olabileceğini söyledi.